Роботы-дизайнеры: как ИИ меняет подходы в строительстве.

Как всё началось?

Искусственный интеллект в строительной отрасли начал активно использоваться сравнительно недавно, начиная с 2010-х годов. Вначале технологии сосредоточились на решении узких задач, таких как расчёт конструкций, анализ строительных данных и автоматизация проектной документации. Со временем алгоритмы начали интегрироваться на всех этапах строительства.

Первые эксперименты с ИИ в проектировании были связаны с оптимизацией архитектурных решений. Например, применение генетических алгоритмов дало возможность находить наилучшие варианты конструкций с точки зрения прочности и минимизации затрат. Визуальное распознавание и анализ данных начали использоваться для контроля качества на строительных площадках.

А как обстоят дела сейчас?

На сегодняшний день возможности искусственного интеллекта значительно увеличились. Он способен не только проектировать здания, но и прогнозировать потребности в обслуживании, выявлять потенциальные ошибки и даже предлагать оптимальные пути реализации проектов.

По словам Петра Манина, современные системы ИИ успешно справляются с множеством задач. К ним относятся моделирование и оптимизация проектов: искусственный интеллект помогает оценивать жизнеспособность архитектурных идей на ранних этапах, принимая во внимание множество параметров, включая тип почвы, климатические условия, стоимость материалов и будущую нагрузку на здание.

Еще одной задачей является контроль качества строительства: системы визуального распознавания анализируют фото- и видеоданные с камер на строительных площадках и сопоставляют реальные строительные процессы с цифровыми моделями, оперативно выявляя отклонения от проектных норм.

Эксплуатация объектов: ИИ используется для мониторинга зданий, данные которого применяются для прогнозирования необходимости ремонта или обслуживания. И, наконец, управление строительными процессами: ИИ оптимизирует логистику доставки материалов, снижает риск ошибок при планировании и позволяет более точно рассчитывать сроки выполнения работ.

Роботизированное проектирование

Роботизированное проектирование занимает особое место на современном этапе развития строительной отрасли. По словам эксперта, это направление позволяет автоматизировать значительную часть проектных процессов, сохраняя при этом гибкость и вариативность.

«Мы переходим к тому, что человек будет задавать машине параметры. По этим параметрам машина будет генерировать варианты проектов. Причем эти варианты будут появляться очень быстро и разнообразно, и в конечном итоге мы получим полностью готовый проект на уровне модели, на уровне чертежей», — рассказал Петр Манин.

Важным достижением стало то, что некоторые проекты, выполненные роботами, уже проходят сертификацию наравне с работами, созданными человеком. По словам директора по развитию бизнеса НТЦ «Платформа», эксперты не смогли отличить чертежи, выполненные машиной, от тех, которые разработали профессиональные архитекторы.

«Рассмотрим конкретный пример. На этапе компоновки здания робот предлагает множество планировок, включая варианты со смещениями, с различными осями и коэффициентами по эффективности полезной площади. Мы выбираем и продолжаем дальше», — пояснил спикер.

По его словам, платформы с применением ИИ способны генерировать детализированные модели зданий за считанные минуты. Например, одна из технологий позволяет полностью создать проектную документацию для простых объектов (таких как жилые башни) менее чем за 10 минут. При этом важно, что системы проектируют сразу несколько решений для одного объекта, учитывая параметры экономической эффективности, эргономики и архитектурной эстетики. Специалист уже может выбрать из них.

«Получаем результат, идем в обратном направлении, доходим до этапа задания, меняем параметры на более оптимальные и продолжаем движение вперед», — добавил Манин.

Он уточнил, что роботы не только создают базовые архитектурные планы, но и интегрируют в них мебель, инженерные сети и фасадные решения.

Перспективы

Как отметил директор по развитию бизнеса НТЦ «Платформа», в ближайшие четыре года технологии роботизированного проектирования будут активно применяться для создания проектов стандартных объектов: например, многоквартирных домов и офисных зданий. Полностью автоматизированное проектирование этих объектов позволит сократить сроки разработки в 2–3 раза.

«К 2030 году мы ожидаем, что все проекты типового жилья будут выполнять машины. Они больше не будут отвлекать людей от творческой работы, под которой подразумеваются все уникальные, сложные объекты, особенно те, которые строятся в черте города — Москве, Санкт-Петербурге. Архитекторы продолжат творить. То же касается и инженеров. Они будут заниматься сложными, промышленными объектами», — спрогнозировал спикер.

При этом он подчеркнул, что человек будет проверять работу ИИ и должен правильно формулировать задания. Такие новые задачи потребуют пересмотра подходов к управлению и организации работы. Важным вопросом станет переподготовка кадров, адаптация специалистов к новым инструментам и технологиям.

Уже в ближайшее время роботизированное проектирование позволит снизить затраты на строительство, увеличить скорость выполнения работ и минимизировать риск ошибок. Однако вместе с этим возникнут новые вызовы: необходимость стандартизации технологий, работа с большими объемами данных и поиск баланса между автоматизацией и сохранением рабочих мест.

За пределами нашей планеты

Развитие технологий в строительстве зашло настолько далеко, что специалисты Московского авиационного института задумались о создании лунного 3D-принтера. В отличие от земного, он будет работать на солнечной энергии. В концентраторе этой энергии установлено специальное параболическое зеркало диаметром 2,5 метра. Оно будет фокусировать солнечный луч, который и будет спекать лунный грунт. После этого начнётся послойное изготовление блоков для жилых модулей. В случае успеха исследований блоки для создания долговременных обитаемых лунных станций можно будет напечатать непосредственно из реголита на Луне, что устраняет необходимость в доставке тяжёлых строительных материалов с Земли.

На текущем этапе в МАИ завершают математическое моделирование работы лунного концентратора. В конце 2023 — начале 2024 года на базе института «Общеинженерная подготовка» Московского авиационного института планируется провести эксперименты на мощном промышленном 3D-принтере.

Такие прогрессивные разработки, как технология спекания лунного грунта, демонстрируют, что ИИ способен выходить за привычные рамки, открывая возможности для строительства на других планетах. На Земле же эти технологии продолжают помогать архитекторам, инженерам и строительным компаниям создавать более качественные, безопасные и доступные здания.

Тем не менее, успех внедрения технологий зависит от готовности профессионалов адаптироваться к изменениям, а также от разработки новой нормативной базы, которая интегрирует цифровые стандарты. Эксперты уверены, что в будущем человек и машина будут работать в тандеме, создавая мир, где инновации и творчество соединяются во имя прогресса.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.